UJI POTENSIODINAMIK MATERIAL PELAPIS ANTI- KOROSI: Acrylic Paint-PANi/SiO 2
Munasir * , H. Umah, D.M.T Syahra
Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Surabaya, Jl. Ketintang, Kampus UNESA, Surabaya, 60231, Indonesia
* E-mail : munasir_physics@unesa.ac.id

## Abstract
Polyaniline (PANi) was succesfully prepared from Ammonium Peroxodisulfate (APS) and anyline using chemical oxidation method. Silica (SiO2) was synthesized from natural sands taken from Banjar. PANi/SiO2 composites were prepared using mechanical mixing route. The  composites  were  prepared  by  variating  the  weight  compositions  of  PANi:SiO2  of 2.5%,  and 5% for SiO2. Furthermore, the  coating process of Paint-PANi/SiO2 on SS304 stainless stell by spray coating technique. The characterization of anticorrosive behaviour of Paint-PANi/SiO2 was tested by potentiodynamics method. The obtained Tafel curve was then analyzed by means of ANOVA method. The best anticorrosive performance refered to the  sample  of  Paint-PANi/(5%)SiO2,  both  of  before  and  after  exposure  processes.  The corrotion  rate  of  before  and  after  exposure  processes  were  0,00896000  mpy  and 0,00024408, respectively.
Keywords : Paint-PANi/SiO2, mechanical mixing, potentiodynamics, corrotion rate

## Abstrak
PANi  telah  berhasil  disintesis  dari  APS  ( Ammonium  peroksidisulfat )  dan  anilin  dengan metode  oksidasi  kimia.  Silika  disintesis  dari  pasir  bancar  dengan  metode  kopresipitasi, sedangkan pembuatan komposit PANi/SiO 2 disintesis dengan metode mechanical mixing . Komposit PANi/SiO 2 disiapkan dengan komposisi fraksi berat PANi:SiO 2 bervariasi SiO 2 2,5%,  dan  5%.  Selanjutnya  dilakukan  proses coating Cat-PANi/SiO 2 pada  baja  SS304 dengan  teknik spray  coating .  Karakterisasi  sifat  anti  korosi  Cat-PANi/SiO 2 selanjutnya diuji menggunakan potensiodinamik. Kurva Tafel yang diperoleh dianalisis dengan metode ANOVA.  Performa  anti-korosi  terbaik  ditunjukan  oleh  Cat-PANi/(5%)  SiO 2 baik  saat sebelum expose maupun  setelah expose .  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  sebelum expose laju korosi CR~0,00896 mpy dan CR~ 0,00024408 mpy (setelah ekspose ). Kata  Kunci: Komposit,  CAT-PANi/SiO 2 , mechanical  mixing ,  potensiodinamik,  laju korosi

## 1. Pendahuluan
Bahan  komposit  PANi/SiO 2 menjadi  material  yang  sangat  menarik,  khususnya  terkait  aplikasinya sebagai  pengisi  material  pelapis  permukaan  baja  dari  bahan  cat  acrylic.  PANi  sebagai  material polimer yang mempunyai sifat konduktif listrik yang baik, yang terbukti juga mampu melindungi baja dari kerusakan akibat korosi oleh medium korosif [1-4]. Sementara penambahan nano-TiO 2 atau SiO 2 mampu  meningkatkan  performa  anti-korosi  pada  resin  epoksi,  termasuk  mampu  meningkatkan ketahanan korosi dan kekerasan nano-SiO 2 /epoksi melalui penambahan nano-SiO2 [5]. Partikel  nano  SiO 2 memiliki  sifat  mekanik,  keramik,  isolator  dan  termal  yang  baik,  serta terbukti  memberikan  efek  positif  jika  dikombinasikan  dengan  PANi  dengan  komposisi  tertentu sebagai pengisi material coating untuk perlindungan anti-korosi pada permukaan baja [4,6]. Dengan menggabungkan  kedua  material  tersebut  akan  terbentuk  material  komposit  PANi/SiO 2 yang  dapat meningkatkan  sifat  fisik  seperti  sifat  mekanik,  sifat  termal,  dan  sifat  khas  lain  seperti  ketahanan terhadap korosi [1, 7-8].
http://journal2.um.ac.id/index.php/jpse EISSN: 2541-2485
Received
8 October 2016
Revised 29 November 2016
Accepted for Publication 6 December 2016
Published 27 December 2016

## JPSE
(Journal of Physical Science and Engineering)
Perlindungan korosi pada baja karbon menggunakan  material pelapis  menggunakan  komposit Polianilin/material anorganik TiO 2 atau SiO 2 tersubtitusi didalamnya, sebagai pewarna secara khusus pernah  diteliti  dan  menunjukan  peningkatan  kemampuan  anti-korosi  yang  lebih  baik.  Hasil  terbaik diperoleh  pada  penggunaan  komposit  PANi/SiO 2 relatif  terhadap  PANi/TiO 2 [1-2].  Sehingga  untuk material  pelapis  Cat-PANi/SiO 2 memiliki  laju  korosi  paling  rendah.  Berbeda  dengan  yang  yang dilakukan oleh Al-Dulami yang melakukan pembentukan komposit PANi-SiO 2 dengan metode in-situ [1], Zuhri, dkk melakukan pembentukan komposit PANi-SiO 2 dengan metode wet-mixing [4,6] dan menghasilkan laju korosi paling rendah pada material pelapis Cat-PANi/20%SiO 2 (0,0005196 mpy) [6]. Sementara penelitian menunjukkan bahwa pengaruh variasi waktu milling pasir pilika terhadap sifat  ketahanan  korosi  komposit  Cat-PANi/SiO 2 sebagai  pelapis  pada  plat  baja,  menunjukan  bahwa semakin  lama  waktu  miling  laju  korosi  semakin  rendah.  Hal  ini  menunjukan  bahwa  semakin  kecil ukuran partikel SiO 2 maka sifat ketahanan korosi cat-PANi/SiO 2 semakin baik [4].
Pada  penelitian  ini,  dilaporkan  hasil  uji  potensiodinamik  material  coating  komposit  PANi/n- SiO 2 yang disiapkan dengan metode mechanical mixing.  Dalam uji potensiodinamik, komposit cat- PANi/SiO 2 dilapiskan  pada  plat  baja  dengan  menggunakan  spry-coating.  Dalam  proses  uji potensiodinamik, sampel diletakan dalam medium korosif (elektrolit) NaCl 1M.

## 2. Metode Penelitian

## 2.1 Bahan dan Alat
Serbuk  partikel  SiO 2 ukuran  nanometer  disintesis  dari  pasir  kuarsa  dengan  metode  hidrotermal- kopresipitasi.  Polianilin  disiapkan  dari  bahan  dasar  monomer Aniline , Amonium  Peroksidisulfat (NH4) 2 S 2 O 8 dengan  metode  oksidasi-kimia.  Bahan  lain  yang  dibutuhkan  untuk  penelitian  adalah Aseton, N-Butanol, Cat Baja ( acrylice paint ), lempengan baja karbon Tipe SS304, dan larutan NaCl 1M  sebagai  medium  korosif.  Peralatan  pendukung  yang  digunakan  adalah:  gelas  reaksi,  magnetik stirer,  furnace,  mechanical  milling,  dan  Fourier  Tranform  Infra-Red  (FTIR),  dan  Potensiodinamik (polarisasi linier, PL).

## 2.2 Metode
Penyiapan komposit PANi-SiO 2 dilakukan dengan metode mechanical milling , komposisi SiO 2 2,5% dan 5%. Proses pelapisan Cat/PANi-SiO 2 pada permukaan baja SS304 dengan metode spray coating . Selanjutnya  sampel-sampel  dikarakterisasi  dengan:  uji,  FTIR,  SEM,  dan  PL,  melalui  uji  ini  akan diinformasikan hambatan polarisasi, arus korosi dan laju korosi.

## 3. Hasil dan Pembahasan
3.1 Hasil Fabrikasi Cat-PANi/SiO 2 Komposit PANi/SiO 2 disiapkan dengan metode mechanical mixing dengan medium n-butanol. Hal ini sesuai  dengan  salah  satu  syarat  komposit,  yaitu  apabila  kedua  material  digabungkan  menjadi  satu tetapi tanpa terjadi reaksi kimia, maka sifat material yang terbentuk adalah gabungan dari dua sifat material asal. Hasil pencampuran PANi dan partikel SiO 2 selanjutnya diuji dengan FTIR, pola serapan (absorbsi) pada komposit PANi/SiO 2 secara umum cenderung mirip dengan PANi [1-2,4-5]. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan nanosilika tidak merubah struktur matrik, dan partikel nano silika masuk  ke  dalam  rantai  polimer  PANi.  Adanya  pola  serapan  pada  bilangan  gelombang  1114  cm -1 menunjukkan pola serapan gugus Si−O−Si (siloksan). Hasil ini sesuai dengan penelitian sebelumnya [6] yang mengindikasikan ciri khas nanosilika di dalam matriks polianilin, sehingga dapat diketahui bahwa pada komposit PANi/SiO 2 sifat khas masing-masing bahan dasar masih ada. Pada pengujian polarisasi linier diperoleh data sebelum dan sesudah expose berupa tafel plot polarisasi sampel cat- PANi dan cat-PANi/SiO 2 dengan kandungan silika 5%.
Gambar 1 . Hasil analisis pola Tafel dengan menggunakan software ANOVA untuk sampel Cat-PANi/5%-SiO 2 sebelum expose
Tabel 1 . Laju korosi material coating Cat-PANi/ x -SiO 2 Material
Coating Cat/PANi- x SiO 2 E Corr ( mV ) Rp (k  ) I corr (µA) CR (mpy) Keterangan x=2,5% -55,792 0,1601  122,0100  0,2676 Non-expose x=5,0% 14,563 4,3349 3,9628  0,0089 Non-expose x=2,5% -247,480 9,9056 2,9211  0,0065 Expose x=5,0% -109,450  106,3500 0,1113  0,0002 Expose
Berdasarkan  pola  Tabel  dan  data  ANOVA  dapat  dijelaskan  bahwa  semakin  ke  kanan,  maka secara  fisis  semakin  menjadi  anoda  dan  sebaliknya.  Sementara  semakin  ke  bawah,  maka  akan semakin kecil nilai laju korosinya [9]. Laju korosi sampel sesudah di expose menurun dibandingkan sebelum di expose . Hal ini dipengaruhi oleh lapisan oksida yang terbentuk pada sampel. Oleh karena itu, semakin tebal lapisan oksida yang dihasilkan, maka semakin kecil nilai laju korosinya. Artinya bahan  tersebut  semakin  tahan  terhadap  korosi.  Hasil  yang  diperoleh  sebelum expose yaitu  sebesar 0,0089  mpy  sedangkan  sesudah  expose  yaitu  sebesar  0,0002  mpy.  Hal  ini  dapat  dijelaskan  bahwa komposit cat-PANi/SiO 2 lebih baik dibandingkan dengan cat-PANi saja.
Berdasarkan  analisis  kurva  Tafel  dan  ANOVA  diperoleh  nilai laju  korosi  komposit  cat-PANi sebelum expose sebesar 0,0108 mpy sedangkan sesudah expose nilai laju korosi yang diperoleh yaitu 0,00096 mpy. Hal ini dapat dijelaskan bahwa nilai laju korosi lebih baik sesudah expose dibandingkan engan  sebelum expose .  Laju  korosi cat-PANi/SiO 2 dengan  kandungan  silika  5%memiliki  nilai  yang optimum dengan laju korosi yang paling kecil diantara sampel lainnya yaitu 0,00024 mpy. Analisis Tafel (dengan software ANOVA), detil sebagai contoh ditunjukan pada Gambar 1, untuk sampel Cat- PANi/10%-SiO 2 ( tanpa-expose ), secara detil data hasil ditampilkan pada bagian kiri pola Tafel.

## 4. Kesimpulan
Komposit PANi/SiO 2 berhasil disintesis dengan metode mechanical mixing berbasis pasir alam. Hasil penelitian menunjukkan bahwa material pelapis anti korosi ( coating) Cat-PANi/SiO 2 memiliki gugus fungsi gugus Si-O-Si sebagai pertanda bahwa partikel nano SiO 2 telah masuk  ke dalam jaring polimer PANi dengan baik. Hasil uji potensiodinamik, menunjukan bahwa pada komposisi SiO 2 5% memiliki laju korosi yang terkecil baik pada kondisi tanpa- ekspose maupun kondisi ekspose. Dengan demikian pada komposisi 5% SiO 2 menunjukan performa anti-korosi yang lebih baik.

## Ucapan Terima Kasih
Penelitian ini didanai oleh DIKTI melalui Hibah Bersaing BOPTN-PT Universitas Negeri Surabaya. Oleh karena pada kesempatan ini penulis M menyampaikan terimakasih kepada LPPM UNESA dan DIKTI. Peneliti juga menyampaikan terimakasih kepada pihak Lab. Elektrokimia Teknik Kimia ITS atas kerjasamannya dalam pengambilan data.

## Daftar Rujukan
[1] A.A .  Al-Dulaimi,  S.  Hasyim,  M.  I.  Khan  (2011).  Corrosion  protection  of  carbon  steel  using polyaniline composite with inorganic pigments, Sains Malaysiana , 40(7), 757-763.
[2] A.A.  Al-Dulaimi,    S.  Hashim  (2012).  Improving  The  Anti-Corrosion  Properties  Via  Surface Modification For Silicon Dioxide By Conductive Polymer. International Journal Of Mechanical And Materials Engineering (Ijmme) , 7(2), 113–118.
[3] F.B.  Lestari,  M.  Zainuri  (2013).  Pengaruh  variasi  milling  time  pasir  silika  terhadap  sifat ketahanan  korosi  komposit  PANi/SiO2  pada  plat  baja. Jurnal  Sains  dan  Seni  POMITS ,  1(1), 2337-3520.
[4] Munasir,  A.A.  Zuhri,  N.P  Putri,  P.  Setriyarso  (2014).  Analisis  Sifat  Korosi  Komposit  PANI- SiO2/Acrylic  Paint  pada  Medium  3,5  %  NaCl. Prosiding  SNSPS  IX,  Fakultas  Sains  dan Matematika, UKSW , 448-505.
[5] S. Hongwei, L. Fuchun, Y. Lihong, H. Enhou (2008). Characterization of protective performance of  epoxy  reinforced  with  nanometer-sized  TiO2  and  SiO2, Progress  in  Organic  Coatings ,  62, 359–368.
[6] A.A.  Zuhri  (2013).  Sintesis  dan  karakterisasi  nanokomposit  PANi/SiO2  sebagai  pelapis  tahan korosi. J. Inovasi Fisika Indonesia (IFI) , 02(03), 1-6.
[7] A. Maity, M. Biswas (2006). Water-dispersible conducting nanocomposites of polymethylmethacrylate-SiO 2 modified by polyaniline and polypyrrole . J. Ind. Eng. Chem , 12(4), 626- 634.
[8] N.Y.  Abu-Thabit,  A.S.H.  Makhlouf  (2014).  Handbook  smart  for  materials  coating:  Recent advances  in  polyaniline  (PANI)-based  organic  coatings  for  corrosion  protection, Woodhead Publishing Limited , 459-485.
[9] F.  Mansfeld  (2005).  Tafel  Slopes  and  Corrosion  Rates  Obtained  in  The  Pre-Tafel  Region  of Polarization Curves. Corrosion Science , Vol. 47, 3178–3186.